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4. Denkmodelle zum Entwerfen

4.1 Modelle und Systeme

Wozu Modelle?

  1. weil man mit der Realität nicht experimentieren kann (z.B. Astronomie)
  2. weil es zu teuer, zu aufwendig oder ethisch verwerflich ist, in der Realität zu experimentieren (z.B. Häuser, Städte)
Modelle M () sind Abbilder/Repräsentationen der Realität und repräsentieren die Welt. An ihnen lassen sich bestimmte Aspekte der Realität studieren.

Die Klassifikation von Modellen

Man unterscheidet:
1. Ikonische Modelle Schwierig herzustellen, schwierig zu manipulieren, leicht zu verstehen, nicht sehr effizient für das Studium von Prozessen, Momentaufnahmen von dynamischen Situationen
2. Analogmodelle Häufig leicht herzustellen, schwierig zu interpretieren (abstrakt), leicht zu modifizieren, und geeignet auch für dynamische Situationen
3. Symbolische Modelle Leicht darstellbar, schwierig zu verstehen und zu erstellen, sehr leicht zu manipulieren. Realität wird symbolisch repräsentiert - z.B. durch mathematische Zeichen. Der Aufwand für die Herstellung ikonischer Modelle hat eine Tendenz zu symbolischen Modellen zur Folge. Die mathematische Symbolisierung erleichert die flexible Handhabung eines Modells und macht es übertragbar für die Bearbeitung im Computer (CAx).

Zum Systembegriff:
Ein System ist eine Menge von Objekten und Objekteigenschaften, die untereinander in Beziehung stehen. Systeme brauchen Modelle zur Sichtbarmachung. Alle Modelle sind Systeme. Nicht alle Systeme sind Modelle.
      

Systemforschung: Betrachtung nichtwissenschaftlicher Phänomene mit wissenschaftlichen Methoden. Die Systemforschung versucht Systeme zu verstehen, sie quantifizierbar zu machen und Modelle zu konstruieren.

Verwandte Disziplinen:

siehe hierzu: What are Cybernetics and Systems Science?
und Norbert Wiener's Ideas

Beispiele für Systeme

OBJEKTE BEZIEHUNGEN ELEMENTE BEISPIELE FIGUR
Ereignisse Aktivitäten zeitliche Ordnung (x geschieht vor y) Namen PERT
Herstellungsprozeß
(a)
Stadien zeitliche Ordnung/
Durchgang
Namen
Positionen
Jahreszeiten
Zustandsdisgramme
(b)
Variable Funktionen Werte Formel
(c)
Operationen -zeitliche Ordnung
-input/output-Kopplung
Namen
Kapazitäten
Intensitäten
Flußdiagramme
Produktionsabläufe
Entscheidungssequenzen
(d)
Teile Verbindungsregeln Verbindungen Baukasten
 



(a) PERT-System zum Ausheben einer Baugrube



(b) Durchgang durch Jahreszeiten oder Warteschleife



(c) Die Lesbarkeit ist abhängig von der Distanz
       Lesbarkeit=f(Distanz)



(d) Hydraulisches Erklärungsprinzip für komplexe Systeme nach Jeremy W. Forrester (-> 'Pumpen', 'Fließen', 'Speichern', 'Sickern' usw.)

Man unterscheidet zwischen

  • geschlossenen Systemen, die in sich selber operieren und werder im- noch exportieren. Da alle Parameter bekannt sind, lassen sich diese Systeme leicht einschätzen.
  • offenen Systemen, die von Parametern außerhalb des Systems beeinflußt werden: offene Systeme im- und exportieren und sind schwer einschätzbar.

Ein System ist nicht beobachtbar sondern konstruiert: Eine gedanklich konstruierte Seh- bzw. Denkweise. Dementsprechend können Systeme auch unterschiedliche Sichtweisen des selben Sachverhaltes repräsentieren; jeweils mit unterschiedlichen Schwerpunkten oder Metaphern.
Ein Telefonnetz kann z.B. mit unterschiedlichen Systemen dargestellt werden:
  • Flußdiagramm
  • Hierarchisches Modell
  • Netz

Um die Jahrhundertwende entwickelte der Chef der schwedischen Telefongesellschaft Erlang ein Warteschlangen - System, das eine Verteilungsbetrachtung der Vermittlungsproblematik in der Telefonzentrale erlaubte:


Ein weiteres Beispiel für die Mächtigkeit der Systembetrachtung wird von Ulrich v. Weizsäcker in Faktor 4 beschrieben:


Entnimmt die Fabrik sauberes Flußwasser vor der Einleitung des eigenen verschmutzten Wassers, ist ein komplexes System von Kontrollen nötig, um den Fluß sauber zu halten; die Fabrik hat zwar Interesse an der Qualität des entnommenen Wassers, der Zustand des Wassers nach der Einleitung der Abwässer ist für sie jedoch möglicherweise nicht von Bedeutung. Im Beispiel (b) ist die Fabrik gezwungen, die eigenen Abwässer sauber zu halten, um die erforderliche Wasserqualität für eigene Zwecke zu entnehmen. Gegenüber Beispiel (a) ist die Lösung des Problems in (b) ökonomischer, da sich die Fabrik selbst kontrolliert und kein komplexes Kontrollsystem von außen mehr erforderlich ist.

4.2 Zum systematischen Vorgehen: Prozedur und Algorithmus

4.3 Strukturen eines Projektes

Die Betrachtung eines Projektes entlang der Zeitachse t läßt die Identifizierung einzelner Projektphasen zu:

Analog zu den Projektphasen kann die Kostenkurve dargestellt werden (blau), diese wird überlagert von der Lust-Frust-Kurve des Entwerfers (grün).
Aus der schematischen Betrachtung lassen sich zwei wichtige negative Aspekte der Entwurfspraxis ableiten:

4.4 Grundbegriffe der Netzwerkplanung

Der Punkt 4.4 wird in einem umfangreichen Handout behandelt, das hier auf einer eigenen Seite dokumentiert ist.

4.3 Stufenmodelle, Phasenmodelle, Entwurfsstadien usw.

Ein breites Spektrum von Ansätzen versucht, das Entwerfen zu beschreiben. Im Folgenden werden verschiedene Modelle vorgestellt:

PHASENMODELLE

Ein früher Ansatz zur Beschreibung des Entwerfens (Mitte / Ende der 60iger Jahre) von Christopher Jones:
Entwerfen ist:

  1. verstehe das Problem
  2. sammle Daten
  3. analysiere das Problem
  4. Inkubation
  5. Synthese
  6. Kommunikation

Der Ansatz von Asimov (USA):

  1. Durchführbarkeitsstudie
  2. Vorentwurf
  3. Detailentwurf
  4. Produktionsplan
  5. Verteilungsplan
  6. Planung der Nutzung
  7. Planung der Ablösung

Der Ansatz von Bruce Archer (Großbritannien):

  1. Grundsätzliche politische Entscheidung
  2. Forschung im Vorfeld
  3. Entwurfsskizzen
  4. Konstruktion des Prototyps
  5. Marktanalyse und -einführung
  6. Entwurf für die Produktion
  7. Werkzeugerstellung
  8. Produktion und Verkauf

STUFENMODELLE

Das Modell des Briten Luckman:

  1. Analyse
  2. Synthese
  3. Bewertung

Die VDI-Richtlinie 2222, ein Versuch der Überführung des Entwurfsprozesses in eine Norm. Die einzelnen Stufen des Enwurfs werden weiter in Zwischenschritte aufgegliedert.

  1. Planen
  2. Konzipieren
    • Klären der Aufgabenstellung
    • Ausarbeiten der Aufgabenliste
    • Aufgliedern der Gestaltungsfunktion in Teilfunktionen
    • Suche nach Lösungsprinzipien
    • Konzeptvarianten und deren Bewertung
    • Entscheiden
  • Entwerfen
  • Ausarbeiten

    Ein Vorschlag des VDID (Verband deutscher Industriedesigner):

    1. Planen
    2. Entwerfen
    3. Gestalten

    Verallgemeinert:

    1. Problem verstehen
    2. Information sammeln
    3. Kreativer Akt
    4. Lösungssynthese
    5. Ausführung

    Betrachtet man die verschiedenen Modelle zur Erklärung des Entwerfens, stellt sich die Frage, ob sich das Entwerfen überhaupt in Form eines allgemeinen Modells bzw. Theorieansatzes fassen läßt. Da die Problematik der Begriffsfelder 'Planen','Entwerfen','Gestalten' zur Verwendung von Synonymen und vielfachen Überschneidungen der Inhalte führt, muß die Frage wohl eher mit nein beantwortet werden. Geringer Wissenstransfer führt in der Entwurfslehre zu geringer Wissenschaftlichkeit der einzelnen Ansätze: Meist fängt jedes Entwurfsmodell erneut bei 0 an und kann daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben.
    Ein letzter ernsthafter Versuch von Rittel und Protzen beschreibt die Elementarprozesse auf jeder Ebene des Entwerfens, zwei große Methodenbereiche, die beim Entwerfen helfen:

    1. Varietät erzeugen
    2. Varietät vernichten
    Die bisher genannten Modelle des Entwerfens werden als 'Ansätze der ersten Generation' bezeichnet. Sie wurden in einer Validitätsdebatte von einer neuen Generation von Entwerfern in Frage gestellt, die nicht wie bisher das normative Handeln, sondern vor allem das Argumentieren und Diskutieren in den Entwurfsprozeß einbezogen:

    Thesen und Forderungen der 'Methoden der zweiten Generation'

    1. Skepsis gegenüber den Stufenmodellen
    2. 'Symmetrie der Ignoranz':
      Es gibt beim Planen und Entwerfen nicht nur Wissen auf der Planerseite, sondern auch auf der Seite der Beplanten; beide Seiten wissen manchmal gleich wenig. Das Wissen über Lösungen ist gleichmäßig verteilt.
    3. Partizipation der Betroffenen
    4. Transparenz des Planungssystems
    5. Objektivierung versus Objektivität:
      A hat gegenüber B die Basis seines Urteils objektiviziert, wenn B stellvertretend für A handeln kann.
    6. Argumentation und Kommunikation sind wesentliche Aspekte des Entwerfens:
      Ein ständiges Erörtern von Für und Wider ist vorrangige Pflicht!
    7. Zweifel ist respektabel: Nichts muß so sein, wie es ist.

    IDEOLOGIEN

    Ideologien speisen sich aus Autoritäten. Entwurfsideologien speisen wiederum die Autorität des Entwerfers. Die Regeln einer Ideologie sind teilweise bewußte oder unbewußte Motive. Entwurfsideologien dienen dazu, Handlungen zu stabilisieren, 'groß und frei' zu entwerfen. Es existiert eine große Vielfalt an Entwurfsideologien, einige Beispiele: Konstruktivismus, Dekonstruktivismus, Bauhaus, Barock, Jugendstil, Ökologismus, Archigram, Palladio, COOP Himmelblau,...

    Die Design-Ideologie des Arata Isozaki
    Nach eigenen Worten des Architekten speist sich die Ideologie Isozakis aus 9 Zitaten und 9 Metaphern.
    Die Quellen der 9 Zitate:

    1. die Architektur Palladios
    2. Yin und Yang
    3. Alices Abenteuer im Wunderland
    4. Die Fotografien von Man Ray
    5. Raumfahrt- Hangars in Cape Kennedy
    6. der italienische Palazzo
    7. Marcel Duchamp's Großes Glas
    8. die Wolkenbügel von Lissitzky und Stam
    9. die nackte Marilyn Monroe
    Die 9 Metaphern:
    1. die Gestalt des Zwitters
    2. Buchstaben
    3. Sinnes-Maschinen
    4. Platonische Körper
    5. Zwielicht
    6. 'Degree-Zero'
    7. Ruinen
    8. Schatten
    9. Dunkelheit
    4.6 Entwurfszyklen

    4.7 Entwerfen als evolutionärer Prozeß

    Im Laufe von über 3 Milliarden Jahren hat sich 'Evolution' als Strategie der Natur bewährt. Während der letzten Jahre hat eine Entwurfsmethodik zunehmend an Bedeutung gewonnen, die das Entwerfen als evolutionären Prozeß versteht. Die Vorgehensweisen der Natur werden kopiert, indem genetische Algorithmen in den Entwurfsprozeß einbezogen werden. Beim Vergleich von Biologie und Technik können analoge Begriffe gegenübergestellt werden:

    Biologie - Technik

    • Genotyp - Konstruktionspläne (Blaupausen)
    • Phänotyp - fertiges, betriebsbereites Objekt
    • Vitalität - Qualität unter vorgegebenen Randbedingungen
    Die biologische Evolution läßt sich - stark vereinfacht - als zweistufiger Prozeß auffassen:
    1. Erzeugung zufälliger Variationen
    2. Auslese
    Sie kann daher gut mit den Elementarprozessen des Entwerfens von
    Rittel und Protzen verglichen werden.

    4.8 Rittels Paradigma des Entwerfens

    4.9 Varietätserzeugung und Varietätseinschränkung als Elementarprozesse des Entwerfens
    siehe oben

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